Cables subterráneos de alta tensión en Venezuela: criterios para su selección y diseño
La incorporación de cables subterráneos de alta tensión en Venezuela representa una alternativa técnica para transportar energía eléctrica en zonas urbanas, industriales y ambientalmente sensibles donde la construcción de una línea aérea puede resultar limitada.
Estos sistemas pueden emplearse para conectar subestaciones, atravesar sectores con alta densidad urbana, alimentar complejos industriales o realizar transiciones entre líneas aéreas y subterráneas. Sin embargo, su selección no debe limitarse al nivel de tensión y la sección del conductor.
El diseño debe considerar la capacidad de transporte de corriente, las características térmicas del suelo, las pérdidas en las pantallas metálicas, el sistema de puesta a tierra, las sobretensiones, las condiciones de instalación y los requisitos de operación y mantenimiento.
01. ¿Qué es un sistema de transmisión subterránea?
Una línea subterránea de alta tensión es un sistema compuesto por cables de potencia, empalmes, terminales, sistemas de puesta a tierra, cajas de conexión, descargadores de sobretensión y obras civiles asociadas.
A diferencia de una línea aérea, el aislamiento principal del cable forma parte integral del sistema. Esto hace que su comportamiento eléctrico y térmico dependa directamente de sus materiales, su construcción y el medio donde se instala.
Los componentes principales son:
💡 El cable, sus accesorios y su sistema de puesta a tierra deben evaluarse como una unidad. No es recomendable seleccionar cada componente de forma independiente.
02. ¿Dónde pueden aplicarse estos sistemas en Venezuela?
En Venezuela, los cables subterráneos de alta tensión pueden resultar técnicamente convenientes en los siguientes escenarios:
🏙️ Conexión entre subestaciones urbanas
En ciudades como Caracas, Maracaibo, Valencia, Barquisimeto o Puerto Ordaz, la disponibilidad de corredores para nuevas líneas aéreas puede ser limitada. Una solución subterránea permite utilizar vías existentes o franjas de servicios, siempre que se estudien las interferencias con otras infraestructuras.
🏭 Alimentación de complejos industriales
Los sistemas subterráneos pueden emplearse para suministrar energía a refinerías, plantas petroquímicas, instalaciones mineras, centros de procesamiento, puertos y grandes consumidores industriales, garantizando continuidad del servicio y control de cortocircuitos.
⚡ Transiciones aéreo-subterráneas y cruces especiales
Ideales para ingresos a subestaciones encapsuladas o para atravesar autopistas, aeropuertos, ríos e instalaciones petroleras donde las restricciones de seguridad impidan construir líneas aéreas convencionales.
03. Selección del nivel de tensión
El nivel de tensión del cable debe corresponder con las características del sistema eléctrico al que será conectado. En un proyecto venezolano podrían evaluarse sistemas de 69, 115, 138 o 230 kV. No basta con utilizar únicamente la tensión nominal fase-fase; para seleccionar correctamente el cable deben definirse:
- Tensión nominal y máxima del sistema (Um).
- Frecuencia nominal de 60 Hz y método de puesta a tierra del neutro.
- Duración prevista de las fallas a tierra y nivel de aislamiento requerido.
- Corriente de cortocircuito y tiempo de despeje de las protecciones.
- Sobretensiones temporales, de maniobra y atmosféricas.
Para sistemas con aislamiento extruido superiores a 30 kV y hasta 150 kV, la referencia principal es IEC 60840. Para sistemas superiores a 150 kV y hasta 500 kV debe considerarse IEC 62067.
04. Selección del conductor y aislamiento
Para líneas subterráneas modernas de alta tensión, una alternativa común es el cable monopolar con aislamiento XLPE y conductor de cobre o aluminio.
Ventajas del Cobre
- Mayor conductividad eléctrica.
- Menor sección y diámetro para una corriente determinada.
- Excelente comportamiento en conexiones y accesorios.
Ventajas del Aluminio
- Menor peso y facilidad de manipulación.
- Menor costo por unidad de longitud.
- Secciones comerciales adecuadas para altas capacidades.
La sección final no debe determinarse solamente mediante una tabla del fabricante. Debe verificarse por ampacidad, caída de tensión, pérdidas, cortocircuito, esfuerzos termomecánicos y costo durante el ciclo de vida.
05. Ampacidad bajo condiciones venezolanas
La ampacidad es la corriente máxima que puede transportar el cable sin superar la temperatura admisible. La serie IEC 60287 establece la metodología de cálculo en régimen permanente. En Venezuela es fundamental utilizar datos reales del corredor y considerar el entorno:
- Temperatura natural del suelo
- Resistividad térmica del terreno
- Profundidad y tipo de relleno
- Separación y proximidad de circuitos
- Pérdidas dieléctricas y en pantallas
- Factor de carga y clima regional
Las elevadas temperaturas de ciertas regiones y el posible secado del terreno en temporadas secas incrementan la resistividad térmica, elevando la temperatura del conductor. Asimismo, en áreas inundables deben revisarse la estanqueidad, el drenaje y la protección contra la humedad de los accesorios.
06. Puesta a tierra de las pantallas metálicas
Las pantallas metálicas controlan el campo eléctrico y conducen corrientes de falla y capacitivas. Las configuraciones principales son:
07. Consideraciones particulares y diseño conceptual
Cualquier proyecto en el país debe contemplar factores geográficos e industriales específicos:
- Zonas costeras: Alta salinidad, corrosión y protección contra contaminación en terminales.
- Áreas sísmicas: Diseño estructural sismorresistente para soportes y terminales.
- Infraestructura petrolera/gasífera: Análisis de interferencia electromagnética, potenciales inducidos y protección catódica.
⚡ Ejemplo conceptual: circuito subterráneo de 115 kV (4 km urbanos)
Una solución preliminar contempla tres cables monopolares XLPE en ductos de concreto, cámaras de empalme optimizadas, pantallas con cross-bonding y monitoreo térmico en sectores críticos. Requiere un estudio integral que abarque levantamiento topográfico, geotermia, ampacidad, cortocircuito y coordinación de aislamiento.
08. Pruebas y marco normativo
El sistema se somete a controles rigurosos: ensayos en fábrica, verificación de continuidad, pruebas de cubierta, ensayos de alta tensión on-site e inspección termográfica inicial. La matriz de requisitos debe basarse en:
Normas COVENIN, especificaciones del operador, normativa IEC (60287, 60840, 62067) y recomendaciones de EPRI y CIGRÉ como soporte de ingeniería avanzado.
